[제조] 발전된 자동화 기능

자동화의 기본 기능은 작업사이클 프로그램을 실행하는 것이다. 그 이외에 자동시스템이 수행하는 발전된 자동화 기능은 장비의 성능과 안전을 높이는 것과 관련있다.

1. 안전 모니터링

자동시스템에서도 여전히 인간의 정기적 점검이 필요하다. 시스템 근처의 작업자와 시스템과 관련된 장비를 보호하기 위해 안전 모니터링(safety monitoring) 기능을 갖춰야한다.

전통적인 안전 모니터링은 제조공정 주위의 보호벽 등의 안전 기준 혹은 비상정지 버튼 등의 수동장치를 들 수 있겠다.

자동시스템에서 안전 모니터링은 시스템의 동작을 추적 감시하거나, 현재 위험하거나 잠재적으로 위험한 상태와 상황을 확인하기 위해 센서를 사용하는 것을 포함한다.

ex> 자동화된 시스템의 완전 정지, 경보 울림, 공정속도 줄이기, 안전 저해 상황으로부터 회복하기 위한 교정 행위

2. 유지보수 및 진단

자동시스템이 잠재적인 또는 실제 발생하는 고장의 원인을 탐지하는 것을 도와줄 수 있는 능력을 말한다.

1. 상태 모니터링
   • 정상 운영 중 주요 센서나 파라미터의 상태를 모니터링 및 기록
   • 이 값들을 디스플레이하여 현재 시스템 상태를 판단할 수 있는 정보 제공
   • 고장 가능성을 탐지하여, 실제 고장이 발생하여 시스템이 이상 상태에 이르기 전에 적시에 필요한 조치를 취함
2. 고장 진단
   • 시스템 동작에서의 오류 또는 고장이 발생하면 고장 진단 모드 호출
   • 기록된 변수값을 해석하여 현재 상태를 감지하고, 고장의 원인을 찾아냄
3. 수리절차 안내
   • 수리를 위해 필요한 단계를 수리 요원에게 안내

3. 에러 감지 및 복구

제어 컴퓨터를 이용하여 고장의 진단이나 고장난 시스템을 복구하기 위해 자동으로 필요한 조치를 취하는 일을 말한다.

인터럽트 시스템을 필요로 한다. 인터럽트 시스템은 공정 중 에러를 감지하였을 때 적합한 복구 서브루틴으로 분기하기 위해 현재 프로그램 실행을 일시 중지(interrupt)한다.

1. 에러 감지

• 센서 시스템을 이용해 오차나 고장이 일어났을 때를 인식하고, 센서신호를 정확하게 해석하여 에러를 분류
  • 이를 위해서는 시스템 운용 동안 발생 가능한 모든 에러를 분류하는 작업을 시스템 설계 단계에서 진행
  • 에러를 감지할 수 있는 센서 또한 선택해야 함
    

에러의 종류
1) 랜덤 에러
  - 공정의 정규 확률적인 특성에 의해 일어남
  예: 생산공정이 통계적 관리하에 있어도 부품 치수에서의 큰 차이는 그 이후의 공정에서 문제를 야기할 수 있음. 
부품별로 이 차이를 감지함으로써 이후 작업을 수정하여 문제를 막을 수 있음
2) 시스템 에러
 - 사람에 의해 만들어진 원인, 즉 원자재 특성의 변경이나 장비 설정의 드리프트 현상 등에 의해 발생
3) 이탈
  - 장비의 오작동이나 사람의 실수로부터 기인
  예: 핀의 파손 / 압력 용기의 파열 / 절삭공구의 파단, 제어 프로그램에서의 오류 / 부적절한 고정구 준비 / 잘못된 원자재 사용 

2. 에러 복구

• 에러 극복과 시스템의 정상 가동을 위해 필요한 수정동작을 적용하는 것
  - 설계 시 가능한 모든 에러를 보상하거나 수정할 수 있는 절차를 고안해야 함
  

에러 복구 전략
1) 현재 작업사이클의 끝에서 조정
  - 현재 작업사이클이 끝나면, 파트 프로그램은 감지된 에러에 대하여 설계된 수정동작 서브루틴으로 분기
  - 서브루틴을 수행하여 에러를 수정하고, 작업사이클로 돌아옴
  - 에러 수정의 긴급성이 낮거나 공정 중의 랜덤 에러에 대해 적용됨
2) 현재 사이클 동안 조정
  - 앞의 방법보다 긴급성이 높을 때 사용됨
  - 감지된 에러에 대한 수정이나 보상 동작은 에러가 탐지된 후 가장 빠른 시간에 이루어짐
  - 작업 사이클 동안 계획된 수정동작을 수행할 수 있어야함
3) 수정동작을 호출하기 위하여 공정 정지
  - 이탈이나 고장으로 인하여 작업사이클이 일시 정지되고 수정동작을 수행
  - 에러 복구 시스템이 사람의 도움 없이 자동적으로 에러를 복구할 수 있는 성능을 갖추고 있어야 함
  - 수정동작 후 정규 작업사이클이 계속됨
4) 공정 정지 후 도움 요청
  - 자동화 셀이 문제를 수정할 수 없는 경우, 에러가 미리 정의된 에러 목록에 포함되어 있지 않은 경우
  - 자동 복구 절차에 의해 해결할 수 없어 공정을 정지시킴
  - 사람의 도움으로 문제를 해결하고, 그 후 시스템을 자동 모드로 회복시킴
          

※ 본 글은 『현대 생산자동화와 CIM』(Mikell P. Groover 저, 시그마프레스)를 참고하여 작성하였습니다.